本發(fā)明涉及電力電子技術應用領域，適合于并網(wǎng)逆變器、PWM整流器并聯(lián)運行，更具體地說是涉及一種并聯(lián)運行下并網(wǎng)變流器的混合調制方法。

背景技術：

變流器并聯(lián)運行成為擴大系統(tǒng)容量的一種重要途徑，但由于共享直流母線和交流母線，變流器并聯(lián)運行在提高系統(tǒng)功率等級的同時不可避免的引入環(huán)流問題。環(huán)流可以分為零序環(huán)流和非零序環(huán)流，其中低頻零序環(huán)流是環(huán)流的主要成分。低頻零序環(huán)流主要是由于不同調制方法下多臺變流器的零序電壓注入不一致引起的，常見的環(huán)流抑制策略有SPWM調制方法、基于SPWM調制方法下的零序電壓注入法、基于SVPWM調制方法下的零矢量調節(jié)法。

傳統(tǒng)的SPWM調制方法，由于三相調制電壓始終無零序電壓注入，從根源上避免了低頻零序環(huán)流的產生，但同時會帶來直流側電壓利用率較低的問題，變流器運行效率較低。傳統(tǒng)的SVPWM調制方法，注入零序電壓為SPWM調制電壓中間項的一半，在一定程度上提高了直流側電壓利用率。然而，由于電路參數(shù)、并網(wǎng)電流等因素差異，導致每臺變流器注入的零序電壓不一致，從而形成低頻零序環(huán)流。

基于SPWM調制方法下的零序電壓注入法和基于SVPWM調制方法下的零矢量調節(jié)法均依賴多臺變流器之間的相互通信，通過復雜的計算計算過程實現(xiàn)多臺變流器注入基本一致的零序電壓，因此會產生通信故障或通信中斷的情況。此外，隨著變流器數(shù)目的增加，通信負擔和計算的復雜程度均大幅提高。

因此，需要提供一種不依賴通信、控制方法簡單的應用于并網(wǎng)變流器并聯(lián)運行的混合調制方法。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術存在的不足之處，提出一種并聯(lián)運行下并網(wǎng)變流器的混合調制方法，以期能在多臺并網(wǎng)變流器并聯(lián)運行時，注入一致的零序電壓，從而在提高直流側電壓利用率的同時，有效抑制并網(wǎng)逆變器、PWM整流器等并網(wǎng)變流器并聯(lián)運行時的低頻零序環(huán)流，進而降低系統(tǒng)的開關損耗，延長功率器件的使用壽命。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案：

本發(fā)明一種并聯(lián)運行下并網(wǎng)變流器的混合調制方法的特點按如下步驟進行：

步驟1、采集n臺并網(wǎng)變流器在并聯(lián)運行時的三相電網(wǎng)電壓、三相并網(wǎng)電流，從而獲得每臺并網(wǎng)變流器的零序環(huán)流；

步驟2、采用閉環(huán)控制方法獨立控制每臺并網(wǎng)變流器，獲得如式(1)所示的無零序電壓注入時第j臺并網(wǎng)變流器的三相調制電壓的表達式：

式(1)中，e_a,e_b,e_c分別是三相電網(wǎng)電壓，分別是第j臺并網(wǎng)變流器的三相調制電壓，分別為第j臺并網(wǎng)變流器作用在電感上的三相電壓增量；

步驟3、利用式(2)得到每臺并網(wǎng)變流器的零序電壓

步驟4、第j臺并網(wǎng)變流器將所述零序電壓注入到相應的三相調制電壓上，從而獲得混合調制方法下第j臺并網(wǎng)變流器的三相調制電壓

步驟5、每臺并網(wǎng)變流器將各自三相調制電壓與相應的載波進行比較，從而產生開關序列用于完成對n臺并網(wǎng)變流器的控制。

與傳統(tǒng)的變流器并聯(lián)運行的環(huán)流抑制方法相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

1.本發(fā)明采用混合調制方法，不依賴于變流器之間的相互通信，不增加并聯(lián)系統(tǒng)的計算復雜程度，即可通過采集公共電網(wǎng)信息計算相應的零序電壓，實現(xiàn)了多變流器零序電壓注入基本一致，從而在提高了直流側電壓利用率的同時，有效抑制了并網(wǎng)變流器并聯(lián)運行時低頻零序環(huán)流的產生；降低了系統(tǒng)的開關損耗，延長了功率器件的使用壽命。適用于任意多臺變流器并聯(lián)運行；

2.本發(fā)明無需增加任何外設，系統(tǒng)成本低，控制方法簡單，易于實現(xiàn)。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術中三臺共享直流母線和交流母線的并網(wǎng)變流器并聯(lián)系統(tǒng)的主電路圖；

圖2為本發(fā)明所提出的混合調制方法(HPWM)的原理圖；

圖3a為本發(fā)明變流器工作在逆變狀態(tài)時，分別采用SPWM、SVPWM、HPWM方式獲得的調制電壓波形圖；

圖3b為本發(fā)明變流器工作在整流狀態(tài)時，分別采用SPWM、SVPWM、HPWM方式獲得的調制電壓波形圖；

圖3c為本發(fā)明變流器工作在超前無功狀態(tài)時，分別采用SPWM、SVPWM、HPWM方式獲得的調制電壓波形圖；

圖3d為本發(fā)明變流器工作在滯后無功狀態(tài)時，分別采用SPWM、SVPWM、HPWM方式獲得的調制電壓波形圖；

圖4a為本發(fā)明1號變流器采用HPWM方法時的并聯(lián)實驗結果圖；

圖4b為本發(fā)明2號變流器采用HPWM方法時的并聯(lián)實驗結果圖；

圖4c為本發(fā)明3號變流器采用HPWM方法時的并聯(lián)實驗結果圖；

圖4d為本發(fā)明1號變流器采用SVPWM方法時的并聯(lián)實驗結果圖；

圖4e為本發(fā)明2號變流器采用SVPWM方法時的并聯(lián)實驗結果圖；

圖4f為本發(fā)明3號變流器采用SVPWM方法時的并聯(lián)實驗結果圖；

圖4g為本發(fā)明1號變流器采用SPWM方法時的并聯(lián)實驗結果圖；

圖4h為本發(fā)明2號變流器采用SPWM方法時的并聯(lián)實驗結果圖；

圖4i為本發(fā)明3號變流器采用SPWM方法時的并聯(lián)實驗結果圖；

圖5為本發(fā)明三臺并網(wǎng)變流器并聯(lián)實驗分別采用SPWM、SVPWM、HPWM發(fā)波方式獲得的A相調制電壓。

具體實施方式

如圖1所示，本實施例中，一種并聯(lián)運行下并網(wǎng)變流器的混合調制方法按如下步驟進行：

步驟1、采集n臺并網(wǎng)變流器在并聯(lián)運行時的三相電網(wǎng)電壓、三相并網(wǎng)電流，從而獲得每臺并網(wǎng)變流器的零序環(huán)流；

步驟2、采用雙閉環(huán)控制方法獨立控制每臺并網(wǎng)變流器，獲得如式(1)所示的無零序電壓注入時第j臺并網(wǎng)變流器的三相調制電壓的表達式：

式(1)中，e_a,e_b,e_c分別是三相電網(wǎng)電壓的分量，分別是第j臺并網(wǎng)變流器的三相調制電壓，分別為第j臺并網(wǎng)變流器作用在電感上的三相電壓增量；

具體實施中，多臺變流器由于電感參數(shù)，并網(wǎng)電流的差異性，作用在電感上的電壓增量往往大小不等，但由于三相加和始終為零，并聯(lián)系統(tǒng)不會產生低頻零序環(huán)流。

步驟3、利用式(2)得到每臺并網(wǎng)變流器的零序電壓

具體實施中，每臺變流器獨立采樣公共電網(wǎng)信息，進而計算出相應的零序電壓；

步驟4、第j臺并網(wǎng)變流器將所述零序電壓注入到相應的三相調制電壓上，從而獲得混合調制方法下第j臺并網(wǎng)變流器的三相調制電壓

具體實施過程如圖2所示，由公共電網(wǎng)信息計算得到的三相零序電壓為一個三倍電網(wǎng)頻率的三角波，而作用在電感上的三相電壓增量與并網(wǎng)變流器的工作狀態(tài)有關。以工作在整流模式下為例，三相電壓增量始終滯后于三相電網(wǎng)電壓90°。根據(jù)式(3)，可以獲得變流器工作在整流模式下采用混合調制方法的調制電壓波形。該調制電壓波形表現(xiàn)為一個不對稱的馬鞍波，馬鞍波的波峰表現(xiàn)為左低右高的形式；

步驟5、每臺并網(wǎng)變流器將各自三相調制電壓與相應的載波進行比較，從而產生開關序列用于完成對n臺并網(wǎng)變流器的控制。

在步驟5中，分別采用SPWM、SVPWM、HPWM方法進行調制時，并網(wǎng)變流器的調制電壓波形如圖3a-圖3d所示。其中，并網(wǎng)變流器分別工作在逆變、滯后無功、整流、超前無功四種狀態(tài)。并網(wǎng)變流器工作超前無功和滯后無功兩種狀態(tài)時，采用HPWM獲得的調制電壓波形與傳統(tǒng)的SVPWM基本一致，接近于標準對稱的馬鞍波，而當并網(wǎng)變流器工作在逆變和整流兩種狀態(tài)下，調制電壓均為不對稱的馬鞍波，兩個波峰分別表示為左高右低和左低右高的形式。

本實施例中，以n＝3臺并網(wǎng)變流器并聯(lián)運行為例進行說明：三臺并網(wǎng)變流器并聯(lián)運行，其中1號機的并網(wǎng)電流由5A突變到20A，2號、3號機的并網(wǎng)電流始終為20A。濾波電感參數(shù)為：L₁＝8mH，L₂＝4mH，L₃＝4mH。圖4a-圖4c為采用本發(fā)明所提出的HPWM方法，圖4d-圖4f為采用傳統(tǒng)的SVPWM方法，圖4g-圖4i為采用SPWM方法時獲得的實驗結果。上述三種方法下，三相并網(wǎng)電流正弦度良好，相電流頻譜中僅含有開關次諧波。然而，對比每臺變流器的零序環(huán)流波形以及相應的頻譜分析可以看出，采用SVPWM時，并聯(lián)系統(tǒng)出現(xiàn)明顯的三倍頻環(huán)流，而采用HPWM時獲得的環(huán)流抑制效果與采用無零序電壓注入的SPWM方法基本一致，無明顯三倍頻零序環(huán)流產生。

圖5為實施例中三臺并網(wǎng)變流器均工作在整流狀態(tài)下，分別采用SPWM、SVPWM、HPWM方法獲得的調制電壓波形，其中SPWM方法下，相調制電壓波形為標準的正弦波，SVPWM方法下，相調制電壓波形為標準的馬鞍波，而HPWM方法下，相調制電壓波形為不規(guī)則的馬鞍波，且兩個波峰左低右高，與圖3c的分析結果吻合。